Cr4+ : YAG 레이저에서 열 렌즈 효과에 따른 공진기의 안정영역과 빔 허리 및 비점수차의 보상

이봉연 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

We obtained analytic solutions of boundary conditions to the stable region of Z-fold Cr4+ :YAG laser cavity when the conditions are with and without thermal lensing effect. Also we investigated the influence of the thermal lensing effect on the stability of cavity, beam waist, and astigmatic compensation using aberration transformation matrices. The thermal lensing effect almost has no influence on the stable region of the cavity when the crystal is located in the middle of two concave mirrors and when the distances from the concave mirror to the reflecting mirror and the output coupler are the same. The beam waist, however, is affected more in a tangential plane than in a sagittal plane, and so it is difficult to have astigmatic compensation when the thermal lensing effect exists. This result means that the thermal lensing effect should be considered even for the Kerr-lens mode-locking.

다중모드 간섭현상을 이용한 1 × 16 마하젠더 스위치 개발

김성원,홍종균,이상선 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

A 1×16 thermo-optic switch with small excess loss using multimode interference(MMI) couplers is designed, fabricated, and measured. This paper introduces the proposed 1×16 thermo-optic switch, and discusses the measurement results. The 1×16 thermo-optic switch is formed as 4-stage which consists of 15 unit devices. The unit devices are the 2×2 thermo-optic switches with Mach-Zehnder interferometer(MZI) structure. The characteristics of the 1×16 thermo-optic switch depends strongly on each unit device. The unit deviceconsists of two 3-dB general interference MMI couplers and two single mode waveguide arms as a phase shifter. First of all, the 3-dB optical splitter and 2×2 MZI thermo-optic switch have been tested to confirm the characteristics of the unit devices of the 1×16 MZI thermo-optic switch. Using the measurement results of the unit devices, the 1×16 MZI thermo-optic switch can be produced with better characteristics. The resultant structure of the MMI coupler with the optical light source of wavelength of 1550nm for the 1×16 thermo-optic switch is that the width and the optimized length are 25μm and 1580μm, respectively. The smallest excess loss for the unit device is -0.5dB and the average excess loss is -0.7dB.

Si을 기판으로한 P₂O5 - SiO₂ 광도파로의 제작 및 손실측정

이형종(Hyung Jong Lee),임기건(Kiegon Im),정창섭(Chang Sub Chung),정환재(Hwanjae Jung),김진승(Jin Seung Kim) 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.4

저압화학기상증착법으로 Si 기판에 P₂O_5-SiO₂ 광도파박막계를 제작하였다. 제작된 박막의 광도파손실율은 1.65㏈/㎝이었으나 1100℃에서 열처리한 뒤에는 0.1㏈/㎝ 이하로 크게 감소하였다. 레이저 노광법과 활성이온식각법으로 광도파로를 제작하여 1100℃에서 열처리하였다. 열처리 결과 도파로 코어의 모양은 사각형에서 반원형으로 바뀌었으며, 0.6328 ㎛에서 0.03㏈/㎝ 그리고 1.53 ㎛에서 0.04㏈/㎝의 낮은 도파손실율을 나타내었다. 도파로의 도파손실율이 감소하는 이유로는 고온 열처리과정에서, 첫째 박막조직과 결합하여 광흡수를 일으키는 수소가 확산 방출되고, 둘째 광산란을 일으키는 도파로의 거친 계면 및 박막조직이 재형성되며, 셋째 식각법으로 도파로를 만들때 생기는 도파로 코어의 거친 계면이 매끄럽게되어 도파광의 산란손실이 줄어들기 때문으로 생각된다. A low loss optical waveguide of P₂O_5-SiO₂ on Si substrate is produced by using the chemical vapour deposition method of SiO₂ thin films used in Si technology. Propagation loss of the waveguide layer was 1.65 ㏈/㎝ as produced and reduced down to 0.1 ㏈/㎝ after heat treatment at 1100℃. By using laser lithography and reactive ion etching method P₂O_5-SiO₂ waveguide was produced and subsequently annealed at 1100℃. As a result of this annealing the shape of the waveguide core was changed from rectangular to semi-circular form, and the propagation loss was reduced as down to 0.03 ㏈/㎝ at 0.6328 ㎛ and 0.04 ㏈/㎝ at 1.53 ㎛. We think that the mechanism of the reduction in propagation loss during the heat treatment is. the following: 1) The hydrogen bonding in waveguide layer, which causes absorption loss, is dissociated and diffused out. 2) The roughness of the interface and the micro-structure of the waveguide layer is removed. 3) The irregularities in the cross-sectional shape of the waveguide which was induced during the lithographic process were disappeared by flowing of the waveguide core.

Qualitative Analysis of Bleached Holographic Diffraction Grating

김남(Nam Kim) 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.3

홀로 그래피 은염 감광 물질에 위상형 회절격차를 기록하여 71%가 넘는 회절 효율을 얻었다. 화학적 처리가 끝난 후 전자 주사 현미경(SEM)을 통해 Agfa 8E75 감광유제의 부풀은 모습을 밝혔다. 비경화 정착액, 중크롬산 표백액과 알코올에 의한 급속 전조가 강한 변조효과를 가져와 회절 효율이 20% 이상 증가하였다. Kogelnik 결합파 이론의 중요한 특성 파라미터들에 대해 검토하였으며, 두께 변화에 따른 새로운 파라미터 값을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제시하였다. 결론적으로 감광유제의 정밀한 두께 제어가 고회절 효율을 얻기 위한 잠재적인 원천으로 작용함을 보였다. With nonhardening fixer, dichromated bleacher and alcohol drying, the diffraction efficiency of over 71 % has been achieved for holographic phase gratings in silver halide emulsion. The swollen emulsion of Agfa 8E75 HD film is identified by scanning electron microscope (SEM) after chemical processing. Dichromated bleacher and rapid dehydration using alcohol drying make a strong modulation so that diffraction efficiency is. increased over 20%. The principal characteristic parameters in coupled wave theory are investigated and new modified parameter values are presented by computer simulation. Controlling the emulsion thickness has an important role as a potential source for high diffraction efficiency.

회전하는 거친금속표면에서 후방산란되어 형성된 레이저 스펙클의 세기의 시간상관함수 gs(2)(τ)의 측정

안성준(Seong-Joon Ahn),이상수(Sang-Soo Lee) 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.3

회전하는 거친금속표면에 s-편극된 레어저광을 - 30°로 입시시켜 생긴 후방산란파중 입사광과 동일한 편극을 가지는 후방산란파에 대하여 세기의 시간상관함수 g_s^(2)(τ) 를 측정하였다. 이 과정에서 광전신호로부터 g_s^(2)(0)의 측정을 할 때 수반되는 shot noise의 영향을 제하여 줌으로써 정확한 g_s^(2)(0) 값을 얻었다. 각 산란각 θs에서 g_s^(2)(τ)는 {1+exp(-τ²/τ_c²)} 함수와 거의 일치하였는데, 이는 등속으로 회전하는 간유리를 투과하여 형성된 레이저 스펙클의 경우와 같은 결과이다. 또한, 산란각에 따른 τ_c의 분포에서는 θs=34°에서 예리하게 최대값을 가지는 것이 관찰되었다. 이 연구에서, 다중산란이 10%를 넘는 금속판산란과 다중 산란이 무시될 수 있는 간유리판산란이 같은 함수꼴의 세기의 시간상관함수를 갖는다는 사실이 확인되었다. The s-polarized laser beam is incident with an angle -30° to a uniformly rotating rough metal surface and the degree of second order temporal coherence g_s(2)(τ) of the back scattered wave, which has the same polarization with the incident laser beam, is measured. The contribution of shot noise involved in the measurement of g_s^(2)(0) is subtracted from the photoelectric signal to obtain the accurate value of g_s(2)(0). At each scattering angle Θs,g_s(2)(τ) is almost consistent with the function {1 + exp( - τ²/τ²_c)}, which is the same result with the case of the laser speckle formed by scattering on the rotating ground glass suface. In addition, a peak in the angular distribution of τ_c, is observed with the maximum at Θs=34°. It is found that the rough metallic scattering with multiple scattering over than 10% has the same function of the degree of second order temporal coherence with that of the ground glass surface scattering where the multiple scattering is ignorably small.

Light Scattering from Restructured Colloidal Silica Aggregates

임영훈(Young-Hoon Rim) 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.3

소금물에 유도된 콜로이드 실리카 응집체의 재구조에 대한 정적 및 유동 광산란 결과를 나타냈다. 또한 투과전자현미경을 이용한 사진결과로부터 입자들 각각의 크기 및 그물 모양으로 갈라진 응집체에 관한 미세구조를 확인하였다. 재구조화된 실리카 응집체에 대한 프랙탈 차원들은 현상태 광산란 측정결과들과 상당히 달랐다. 소금물에 유도된 0.5wt.% 농도의 Ludox-AM에 대한 프랙탈 차원 Df는 2.21로 측정되었다. 0.1wt.% 농도의 Ludox-AM에 대한 Rayleigh 선폭을 논의한다. We present the static and dynamic light scattering results of the salt induced restructured colloidal silica aggregates. We also report the results from the transmission electron micrographs which confirms the individual sizes of the particles and the local structure of the ramified aggregates. The fractal dimensions of the restructuring silica aggregates are considerably different with in-situ light scattering measurements. The measured fractal dimensions. Df, is 2.21 for the 0.5 wt.% concentration of the salt induced Ludox-AM. The Rayleigh linewidth for 0.1 wt.% concentration of Ludox-AM is discussed.

AlxGa₁-xAs / AlAs / GaAs계로 이루어진 비대칭 이중 양자우물 구조에서의 광 Luminescence 특성 연구

정태형(Taehyoung Zyung),강태종(Tai-Jong Kang),이종태(Seon-Kyu Han),한선규(Jong-Tai Lee),유병수(Byueng-Su Yoo),이해권(Hae-Kwon Lee),이정희(Jung-Hee Lee),이민영(Min-Yung Lee),김동호(Dong-Ho Kim),임영안(Young-Ahn Leem),우종천(Jong-Chun 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.3

AlxGa_(1-x)As/AlAs/GaAs계로 이루어진 비대칭 이중 양자우물 구조의 광학적 특성을 photoluminescence, photoluminescence excitation, time-resolved photoluminescence를 통하여 조사하였다. 양자장벽 AlAs의 두께에 따른 특성 변화를 조사하기 위하여 두께를 15Å, 150Å로 제작하였다. 양자장벽이 15Å인 경우 매우 빠른 전자의 관통 현상을 보여 주었으며, 이로 인해 AlxGa_(1-x)As의 여기자 재결합에 해당하는 피크가 관찰되지 않았다. AlAs 양자장벽이 150Å인 경우에는 AlxGa_(1-x)As 양자우물에서 여기자 재결합에 의한 피크가 50 ㎰ 이하로 빠른 decay 시간을 보여 주었으며 이것은 양자장벽과의 Γ-X전이에 의한 것으로 사료되었다. GaAs 양자우물에서의 luminescence decay는 두 시료 모두 1 ㎱정도 이었으나, 15Å인 경우에는 약 100 ㎰의 rise 시간이 존재하였으며 이것은 정공의 관통에 의한 시간으로 판명되었다. Luminescence properties of asymmetric double quantum well structure composed of AlxGa_(1-x)As/AlAs/GaAs have been studied by steady state and time-resolved photoluminescence and phtoluminescence excitation spectroscopy at low temperature. Two quantum well samples with different barrier thickness (15Å and 15Å) were prepared to investigate the dependence of tunneling characteristics on barrier thickness. The abscence of excitonic recombination peak from AlxGa_(1-x)As wen for the 15Å barrier sample indicates a very fast electron tunneling to GaAs well. Meanwhile, Γ-X transition between wen and barrier is supposed to be a major route for the fast decay of luminescence from AlxGa_(1-x)As wen in the 150Å barrier sample. Time-resolved photoluminescence from GaAs wen of 15Å sample shows the exsitence of the rise with 100 ps which is attributed to the hole tunneling.

Characteristics of Silver Ion - Exchanged Glass Waveguides at 633 ㎚ and 1.5㎛

유건호(Keon-Ho Yoo) 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.3

은 이온 교환법으로 만든 유리 도파로는 표면 굴절율 차가 크고 도파로 깊이가 얕기 때문에, 반도체 박막 이식법을 이용한 반도체 소자와 유리 도파로의 혼성 집적에 사용되기에 적합하다. 이 논문은 묽게한 질산화은 용액에서 이온 교환으로 만들어진 평면 및 채널 유리 도파로의 가시광선 및 적외선 파장 영역에서의 특성을 보고한다. 특히, 광통신에 중요한 파장인 1.5㎛에서의 단일 모우드 채널 도파로의 제작 조건을 결정하였다. 또한 여러가지 다른 구성 형태의 방향성 결합기가 제작되어, 파장과 편광 방향에 따른 3 ㏈ 결합 길이가 결정되었다. Silver ion-exchanged glass waveguide with its large surface index difference and shallow depth is suitable to be used for the hybrid integration of semiconductor device and glass waveguide using the semiconductor film grafting technique. We report characteristics of the planar and channel glass waveguides exchanged in the diluted silver nitrate melt in the visible and infrared spectral region. Especially, we determined the fabrication parameters for single-mode channel waveguide at 1.5 ㎛, an important wavelength in the optical communication. Directional couplers with several different configurations were fabricated, and their 3 ㏈ coupling length was determined as a function of wavelength and polarization.

단일모드 헬륨네온레이저를 사용한 초공진기(Super - Cavity)의 주파수 변조 분광연구

서호성(Ho Suhng Suh),윤태현(Tai Hyun Yoon),조재흥(Jae Heung Jo),정명세(Myung Sai Chung),류갑열(Gap Youl Lyu),김영덕(Yongduk Kim),최옥식(Ok Shik Choe) 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.1

주파수 변조 분광학(frequency modulation spectroscopy)을 이용하여 레이저 주파수의 안정화를 위한 초공진기의 주파수 변조 신호를 검출하였다. 단일모드 헬륨네온 레이저와 1.5 ㎒로 구동하는 전기광학 변조기를 이용하여 150 ㎑(3×10^(-10))의 고분해능을 갖는 초공진기의 주파수 변조 신호를 검출하였다. 또 위상민감검출기에 의한 기준신호의 위상이 각각 0° (동위상, in-phase), 90° (직각위상, quardrature phase)인 두개의 주파수 변조 신호 성분을 X축 및 Y축으로 하는 위상공간에서 주파수 변조 신호의 벡터궤적을 측정하고 주파수 변조 분광 신호를 해석하였다. 측정한 벡터궤적은 잠김증폭기(lock-in amplifier)의 기준 신호의 위상과 같은 각도로 회전함을 알았고 Bjorklund 등이 제시한 계수(modulus) 측정대신에 이 벡터 궤적을 이용할 경우 쉽게 주파수변조 분광 신호의 크기 뿐만아니라 기준 신호의 위상정보도 얻을 수 있음을 보였다. 측정된 주파수 변조 신호는 공진기 투과 중심 주파수 근방 ±1.5㎒ 이내에서 헬륨 네온 레이저 주파수가 존재할 때 이 주파수를 공진기의 투과 곡선의 중심에 안정화할 수 있는 주파수 분별곡선으로 사용할 수 있음을 보였다. Frequency modulation spectroscopy of the super-cavity, of which finesse is app. 40,000 has been demonstrated by using a sigle mode He-Ne laser. In-phase and quardrature components of frequency modulation signals (FM signal) were obtained by using the 1.5 ㎒-driven-electrooptic phase modulator. The vector locus of the FM signa in the phase space, which is consisted of in-phase and quardrature components of the FM signal, was observed and analyzed for the dependence of FM signal upon the phase of the reference signal of a phase-sensitive-detector. According to rotating the phase of the reference signal, the vector locus was observed to rotate with the same phase angle as the reference signal. The in-phase component of the FM signals will be used to stabilize the frequency of the He-Ne laser to the resonant frequency of the super-cavity.

Nd : YLF 레이저 펄스의 재생식 증폭

김달우(Dalwoo Kim),M. Saeed,L. F. DiMauro 한국광학회 1992 한국광학회지 Vol.3 No.1

공진기 내에서 종자펄스(seed pulse)를 여러번 왕복시키며 증폭시키는 재생식 증폭기의 설계 및 동작 특성에 대하여 연구하였다. 기계적, 열적 요동에 대하여 안정된 작동을 하도록 Nd:YLF를 레이저 매질로 사용하고, 광학 부품에 미치는 에너지 밀도를 최소화할 수 있도록 오목거울과 볼록거울로 구성된 증폭기 공진기를 설계, 제작하였다. 종자펄스로는 펄스 폭 40 ㎰, 에너지 100 pJ, 파장 1.053 ㎛인 Nd:YLF 레이저 펄스를 사용하여 재생식 증폭기로 최대 반복률 3.5 ㎑에서 1 mJ의 안정된 펄스를 얻었으며, 최대 출력은 5 mJ 이었다. Nd:YLF regenerative amplifiers have proved to be reliable source for producing stable short pulses of high repetition rate. We used a convex-concave mirror design to optimize output energy and stability while minimizing the energy density on critical intracavity optical components. The Nd:YLF laser pulse is used as a seed pulse which has pulse width of 40 ㎰, energy of 100 pJ, and wavelength of 1053 ㎚. The amplifier yields stable 1 mJ pulses at 3.5 ㎑ repetition rate, and the maximum energy is measured as 5 mJ.